JP5009203B2 - ピストンロッドの締め付け治具 - Google Patents

Description

この発明は、ピストンロッドの端部をアイ部材などの係止部材に螺合させて締め付けるために用いる締め付け治具に関する。

米国特許庁が１９９８年４月７日に発行した特許文献１は、ショックアブソーバのピストンロッドとシリンダに固定するアイ部材を開示している。

こうしたアイ部材へのピストンロッドの固定は、例えばアイ部材に形成した螺合穴に、ピストンロッドの一端に形成した雄ねじ部を螺合させることで行なわれる。組み立てに際しては、アイ部材を螺合穴が上向きになるように万力などで固定的に保持し、ピストンロッドの雄ねじ部をアイ部材の螺合穴に上方から挿入し、ピストンロッドを回動して雄ねじ部を螺合穴にねじ込み、さらにトルクを加えて締め付ける。

この作業を行なうには、ピストンロッドをスパナのような工具で把持して回す操作が必要になる。この操作のために、例えばピストンロッドの外周面の一部を切削加工して、平行な一対の平面部で構成された把持部がピストンロッドに設けられる。ピストンロッドをアイ部材に固定する際は、ピストンロッドの雄ねじ部をアイ部材の螺合穴に螺合させ、ピストンロッドの把持部をスパナで把持して回動する。雄ねじ部は把持部を介して入力される操作レバーの回転トルクに応じて、ピストンロッドを螺合穴に締め付けられる。
ＵＳＰａｔ．５，７３５，３７３

この組み立て方法には、しかしながら、次のような問題がある。

ショックアブソーバの組み立てにおいては、アイ部材の螺合穴にピストンロッドの雄ねじ部を螺合させた後に、ピストンロッドにシリンダキャップ、ロッドガイド、ピストンなどを装着する。このうちシリンダキャップやロッドガイドはピストンに対して摺動自由に構成されているため、ピストンロッドに装着したこれらの部材は、ピストンロッドの外周に沿って落下する。

平行な一対の平面部で構成されたピストンロッドの把持部は、ピストンロッドの他の部位と断面形状が異なり、その境界部には段差が形成される。一方、シリンダキャップにはピストンロッドの外周面に接するダストシールやオイルシール等のシール類が装着されており、シリンダキャップの落下により、シール類がこの段差に接触して損傷する可能性がある。

アイ部材の上面にシリンダキャップを受け止めるスペーサを置き、シリンダキャップが把持部の形成位置まで落下しないようにすれば、段差によるダストシールの損傷は防止できる。しかしながら、そのためには専用のスペーサを用意する必要があり、スペーサの設置と除去という作業工程も必要になる。

一方、ショックアブソーバの供用時においても、同様の理由から、ダストシールが把持部に達しないようにピストンロッドのシリンダに対する伸縮範囲を限定せざるを得ない。そのため、把持部をアイ部材の近傍に設けたとしても、少なくとも把持部の軸方向長さ相当分は、ピストンロッドの実効ストロークが短くなる。

この発明の目的は、したがって、ピストンロッドを係止部材に固定する作業を、ピストンロッドに格別の把持部を形成せずに行なえる治具を提供することである。

この発明は、両端に雄ねじ部を形成したピストンロッドの一端の雄ねじ部を、係止部材に形成した螺合穴に螺合させることで、ピストンロッドを係止部材に固定する締め付け治具において、ピストンロッドのもう一端の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と底面とを有する孔部と、孔部の底面にボールベアリングを介して回転可能に支持されたディスク、とを有する治具本体と、治具本体を回動操作する部材とを備え、ディスクを、もう一端の雄ねじ部が孔部の雌ねじ部に螺合した状態で、ピストンロッドの端面に軸方向から当接するように構成している。また、ディスクはピストンロッドの端部との当接面と逆方向へ突出する、治具本体に回転自由に係止された軸を備えている。

この発明によれば、ピストンロッドを係止部材に固定する作業を、ピストンロッドに格別の把持部を形成せずに行なえる。

図１を参照すると、ショックアブソーバ用のピストンロッド１は両端に雄ねじ部１Ａと１Ｂを備える。ピストンロッド１の一端の雄ねじ部１Ａは、係止部材であるアイ部材２に形成された螺合穴２Ａの雌ねじ部に螺合する。アイ部材２には軸７が貫通する。軸７はショックアブソーバの介装対象となるふたつの部材の一方に固定される。

図はダブルチューブタイプのショックアブソーバの組み立て途中の状況を示す。ショックアブソーバはアイ部材２に上向きに固定したピストンロッド１にシリンダキャップ３、ロッドガイド４、ピストン５を順次装着して行くことで組み立てられる。ピストン５はピストンロッド１のもう一端の雄ねじ部１Ｂにナット６を締め付けることでピストンロッド１に固定される。図には示されないが、ショックアブソーバはアウタチューブとアウタチューブ内に同軸的に立設したインナチューブとを備える。ピストン５を固定した後に、アウタチューブの開口端がシリンダキャップ３に、インナチューブの開口端がロッドガイドにそれぞれ固定される。ピストン５はインナチューブに摺動自由に挿入される。シリンダキャップ３はピストンロッド１に摺接するダストシール２０を備える。

ショックアブソーバの組み立てに際しては、最初にピストンロッド１をアイ部材２に固定する必要がある。具体的には万力などを用いてアイ部材２を螺合穴２Ａを上向きにした状態で固定的に保持し、上方からピストンロッド１の雄ねじ部１Ａを螺合穴２Ａに螺合させ、ピストンロッド１にトルクを加えて締め付ける作業である。

この作業は、図２に示すこの発明による締め付け治具を用いて行なわれる。

図２を参照すると，締め付け治具の治具本体１０は筒状の部材であり、一端に孔部１０Ａを有し、もう一端に嵌合穴１０Ｂを有する。

孔部１０Ａにはピストンロッド１のもう一端の雄ねじ部１Ｂを螺合するための雌ねじ部が形成される。孔部１０Ａは底面１０Ｄを有する。孔部１０Ａにはディスク１２と、ディスク１２を回転可能に底面１０Ｄに支持するボールベアリング１３とが収装される。

ディスク１２は軸１４を備える。軸１４は孔部１０Ａの底面１０Ｄを貫通し、貫通端にナット１１が装着される。ナット１１はディスク１２の孔部１０Ａからの落下を阻止して、ディスク１２を底面１０Ｄから所定距離に保持する役割を持つ。

ボールベアリング１３は図２の（Ａ）に示すように、ディスク１２と底面１０Ｄの間において円周上に配置された複数のボールからなる。各ボールは軸１４の回りの底面１０Ｄとディスク１２の裏面とに転動自由に接する。ボールベアリング１３は、圧縮力の非作用時にはディスク１２と底面１０Ｄに対する相対回転を小さな抵抗のもとで許容する。ナット１１からディスク１２に至る軸１４の長さは、ピストンロッド１のもう一端の雄ねじ部１Ｂの先端がディスク１２に接していない状態では、ボールベアリング１３が底面１０Ｄに当接しない長さに設定される。

嵌合穴１０Ｂは矩形断面に形成される。締め付け治具は治具本体１０を回動操作する回動操作手段として、図示されない操作レバーを備える。操作レバーは嵌合穴１０Ｂに嵌合する矩形断面の突起部を備える。治具本体１０には嵌合穴１０Ｂを水平方向に横断するピン孔１０Ｃが形成される。同様のピン孔が操作レバーの突起部の対応位置にも掲載される。

以上の構成により、操作レバーの突起部を嵌合穴１０Ｂに挿入し、ピン孔１０Ｃにピンを挿入することで，操作レバーが治具本体１０に係止される。操作レバーを治具本体１０に係止するこの作業は、ピストンロッド１をアイ部材２に固定する作業に先立って行なわれる。

次にこの締め付け治具を用いたピストンロッド１のアイ部材２への固定作業を説明する。

まず、治具本体１０の孔部１０Ａにピストンロッド１の雄ねじ部１Ｂを螺合させ、操作レバーとピストンロッド１を相対回転させて、ピストンロッド１の先端がディスク１２に当接するまでもう一端の雄ねじ部１Ｂを孔部１０Ａに侵入させる。

次に、ピストンロッド１の雄ねじ部１Ａを上方からアイ部材２の螺合穴２Ａに挿入しつつ操作レバーを介して治具本体１０を回動する。

この操作により、ピストンロッド１の雄ねじ部１Ａがアイ部材２の螺合穴２Ａに螺合する。雄ねじ部１Ａが侵入限界付近まで螺合穴２Ａに侵入すると、雄ねじ部１Ａの回動に対して螺合穴２Ａが反力を及ぼす。ピストンロッド１には、操作レバーから回転トルクが入力する一方、雄ねじ部１Ａの回動に対する螺合穴２Ａからの反力も作用し、結果としてもう一端の雄ねじ部１Ｂと孔部１０Ａとの間に相対回転トルクが作用する。

この相対回転トルクはピストンロッド１に対して、もう一端の雄ねじ部１Ｂを孔部１０Ａに侵入させる軸方向力として作用する。その結果、ピストンロッド１の先端とディスク１２との間に大きな面圧が発生する。この面圧は治具本体１０とピストンロッド１との相対回転を阻止する力として作用する。面圧は操作レバーから入力する回転トルクが大きいほど、また雄ねじ部１Ａが螺合穴２Ａから受ける反力が大きいほど大きくなる。この面圧の上昇は、治具本体１０とピストンロッド１との相対回転を阻止する摩擦力を増大させるので、操作レバーの回転トルクは確実に雄ねじ部１Ａに伝達され，十分なトルクで雄ねじ部１Ａを螺合穴２Ａに締め付けることができる。

ピストンロッド１を所定のトルクでアイ部材２の螺合穴２Ａに締め付けた後、操作レバーを締め付け作業と逆向きに回動する。ここで、ピストンロッド１は２箇所に螺合部を有する。すなわち、螺合穴２Ａに螺合した雄ねじ部１Ａと、孔部１０Ａに螺合した雄ねじ部１Ｂである。これらの螺合を緩める方向に操作レバーを回動した時に、いずれの螺合部が緩むかは、通常はケースバイケースであって断言できない。

しかしながら、この締め付け治具においては、ピストンロッド１の先端とディスク１２との間の大きな面圧が、操作レバーの逆向きの回動操作で低下するのに伴い、ボールベアリング１３を介して底面１０Ｄに接するディスク１２は、ボールベアリング１３の複数のボールを転動させつつ、小さな抵抗のもとで回転可能となる。つまり、ピストンロッド１と治具本体１０との相対回転が可能となる。

この状態で、操作レバーを締め付け方向と逆向きに回動すると、雄ねじ部１Ａの螺合穴２Ａへの締め付けを緩ませることなく、ピストンロッド１と治具本体１０が相対回転して、治具本体１０の孔部１０Ａに対するピストンロッド１の雄ねじ部１Ｂの締め付けが緩む。引き続き、操作レバーの回動を続けることで、治具本体１０をピストンロッド１から取り外すことができる。

したがって、この締め付け治具を用いてピストンロッド１をアイ部材２に固定すれば、雄ねじ部１Ａを螺合穴２Ａに十分なトルクで締め付けることができる一方、治具本体１０をピストンロッド１から取り外す際は、操作レバーを逆向きに回動することで、雄ねじ部１Ａと螺合穴２Ａとの螺合状態に影響を与えずに、治具本体１０をピストンロッド１から容易に取り外すことができる。

ピストンロッド１をこのようにしてアイ部材２に固定した後、ピストンロッド１のもう一端の雄ねじ部１Ｂには、図１に示すように、ショックアブソーバの組み立て作業において、ピストン５をピストンロッド１に固定するためのナット６が締め付けられる。つまり、この締め付け治具はナット６を締め付けるためにピストンロッド１に形成されたもう一端の雄ねじ部１Ｂを利用して、ピストンロッド１にトルクを伝達するので、ピストンロッド１に専用の把持部を設ける必要がない。

以上のように、この締め付け治具を用いることにより、ピストンロッドの側面を切削して把持部を設けることなく、ピストンロッド１をアイ部材２に固定することが可能となる。したがって、把持部形成のためのピストンロッド１の切削加工が不要となり、ショックアブソーバの製造コストを削減することができる。また、ピストンロッド１に専用の把持部を形成しないので、把持部の段差がシリンダキャップ３に保持されたダストシール２０を損傷することもなく、把持部の形成によるピストンロッド１の有効ストロークの減少も生じない。

以上説明した実施例においては、係止部材としてアイ部材２を用いているが，この発明による締め付け治具はピストンロッドを、アイ部材を含むあらゆる係止部材に螺合させる場合に適用可能である。

以上説明した実施例では、ショックアブソーバのピストンロッド１のアイ部材２への固定用治具を例にとって説明したが、この発明による締め付け治具はショックアブソーバに限らずピストンロッドを備えたいかなる機器の組み立てにも使用可能である。

以上説明した実施例では、操作手段として治具本体に異形嵌合する操作レバーを用いているが、操作手段に関しては様々な設計変更が可能である。例えば治具本体１０の外周に、従来のピストンロッドに形成していたような把持部を形成し、この把持部をスパナで保持して治具本体１を回動操作するとも可能である。

この発明に係る締め付け治具は、大きな荷重が作用する鉄道車両用の様々なショックアブソーバの組み立てに用いることができる。

この発明による締め付け治具を適用するピストンロッドとアイ部材の側面図である。 締め付け治具本体の縦断面と横断面図である。

符号の説明

１ ピストンロッド
１Ａ 雄ねじ部
１Ｂ 雄ねじ部
２ アイ部材
２Ａ 螺合穴
３ シリンダキャップ
４ ロッドガイド
５ ピストン
６ ナット
７ 軸
１０ 治具本体
１０Ａ 孔部
１０Ｂ 嵌合穴
１０Ｃ ピン孔
１０Ｄ 底面
１２ ディスク
１３ ボールベアリング
１４ 軸
２０ ダストシール

Claims (5)

1. 両端に雄ねじ部を形成したピストンロッドの一端の雄ねじ部を、係止部材に形成した螺合穴に螺合させることで、ピストンロッドを係止部材に固定する締め付け治具において：
   ピストンロッドのもう一端の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と底面とを有する孔部と、孔部の底面にころがり接触軸受を介して回転可能に接するディスクとを備えた治具本体と；
   治具本体を回動操作する手段と；
   を備え、
   ディスクは、もう一端の雄ねじ部が孔部の雌ねじ部に螺合した状態で、ピストンロッドの端面に軸方向から当接するとともに、ピストンロッドの端部との当接面と逆方向へ突出する、治具本体に回転自由に係止された軸を備えることを特徴とするピストンロッドの締め付け治具。
2. 係止部材はアイ部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載のピストンロッドの締め付け治具。
3. ころがり接触軸受はボールベアリングで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のピストンロッドの締め付け治具。
4. 操作手段は操作レバーで構成され、治具本体は操作レバーに異形嵌合する嵌合穴をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のピストンロッドの締め付け治具。
5. 治具本体は外周に一対の平行な平面部をさらに備え、操作手段は一対の平行な平面部を把持して治具本体を回動する工具で構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のピストンロッドの締め付け治具。

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